CN110759658A - 一种促凝剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种促凝剂及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

一种促凝剂及其制备方法和用途。所述促凝剂包括磷石膏和助磨剂；所述助磨剂为糖。所述促凝剂通过将磷石膏和助磨剂混合，研磨制备得到。该促凝剂能够有效缩短石膏板的初凝时间、终凝时间，更加高效；并且采用工业副产物磷石膏作为原料，实现了固体废弃物的再利用，是磷石膏资源化利用的一条途径。

Description

一种促凝剂及其制备方法和用途
技术领域
本申请涉及但不限于建筑材料领域，具体地，涉及但不限于一种促凝剂的制备方法及其用途。
背景技术
纸面石膏板是我国应用最广泛的绿色建材之一。在“十二五”期间石膏板产量和消费量呈现增加趋势，已实现每年20％以上的增幅，2015年我国石膏板产量超过35亿平米。
石膏板生产过程中需要再添加促凝剂来完成凝结。一直以来，使用的促凝剂为生石膏粉，生石膏粉的粒度较大，一般在0.01～0.02mm，比表面积较小，仅为6000～7000cm2/g左右。因此，在纸面石膏板生产中为使促凝剂发挥正常的促凝作用，势必增大其加入量。
现代化石膏板工厂的生产速率高达180m/min，为满足生产需求，需要更高效、更稳定的促凝剂。
磷石膏是湿法制取磷酸过程的工业副产品，每生产1吨磷酸约产生5吨的磷石膏，目前我国磷石膏累计堆存量已超3亿吨。特别地，自2018年起，国家将向排污企业征收25元/吨的固废环境保护税，因此磷石膏这种再生石膏资源的利用刻不容缓。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
生石膏是目前应用最广泛的促凝剂。但是目前的石膏板浆料初凝时间、终凝时间仍然较长，为了解决上述问题，本申请意图提供一种高效的石膏板促凝剂。在对现有技术进行悉心研究的基础上，本申请的发明人发现采用磷石膏制备促凝剂，不仅能有效缩短石膏板的初凝时间、终凝时间，更加高效，而且能有效实现磷石膏的再利用。
本申请提供了一种促凝剂，促凝剂包括磷石膏和助磨剂。
磷石膏中一般含有硅等杂质，硅硬度高，在制备时，能起到部分助磨剂的作用，提高促凝效果。磷石膏中的其他杂质成分对于纸面石膏板产品而言，含量低，无不利影响。本申请中利用磷石膏作为促凝剂原料，无需做除杂等预处理，在有效利用工业副产物的同时，工艺简单，效果显著。
在一些实施方式中，所石膏的品位可以大于80％；磷石膏的含水率可以低于0.5％。
控制原材料的含水率，避免产生粘球现象，提高投入产出比。
在一些实施方式中，助磨剂可以为糖；糖可以为工业糖；助磨剂的含水率可以低于0.5％。
由于糖的硬度较高，采用糖作为助磨剂可减少助磨剂的添加量，降低生产成本。
在一些实施方式中助磨剂与磷石膏的重量比可以为1～10:100。
在一些实施方式中，促凝剂平均粒径可以不大于20μm。
促凝剂的粒径越小促凝剂效果越好，本申请中平均粒径不大于20μm的促凝剂能获得很好的促凝效果。
本申请还提供了一种制备促凝剂的方法，该方法包括下述步骤：将磷石膏和助磨剂混合，研磨，得到所述促凝剂。
在一些实施方式中，该方法还包括：在将磷石膏和助磨剂混合前，将磷石膏和助磨剂烘干至含水率低于0.5％。
在一些实施方式中，磷石膏的品位可以大于80％。
在一些实施方式中，助磨剂可以为糖；糖可以为工业糖。
在一些实施方式中助磨剂与磷石膏的重量比可以为1～10:100。
在一些实施方式中，研磨得到的促凝剂平均粒度可以不大于20μm；研磨的时间可以为20min～40min；研磨的转速可以为300～500r/min；研磨的温度可以在45℃以下。
温度高时，可能会导致助磨剂融化结块，从而导致促凝剂性能劣化，因此可以将研磨的温度控制在45℃以下。
本申请还提供了一种上述促凝剂或上述制备方法制备得到的促凝剂在制备纸面石膏板中的用途。
在一些实施方式中，在制备纸面石膏板的原料中，以石膏熟料的添加量为100份重量计，促凝剂的添加量可以为0.1～2重量份。
在一些实施方式中，制备纸面石膏板的原料还可以包括水、粘结剂、减水剂和发泡剂，以石膏熟料的添加量为100份重量计，水的添加量可以为55～85重量份，粘结剂的添加量可以为0.4～1重量份，减水剂的添加量可以为0.05～0.5重量份，发泡剂的添加量可以为0.1～1重量份。
在一些实施方式中，粘结剂可以选自原淀粉、改性玉米淀粉和改性木薯淀粉中的任意一种或更多种；减水剂可以选自聚羧酸类减水剂和萘系减水剂中的任意一种或更多种；发泡剂可以选自表面活性剂类发泡剂中的任意一种或更多种，例如可以选自十二烷基硫酸钠和脂肪酸类发泡剂中的任意一种或更多种。
本申请与现有技术相比具有的有益效果在于：
1、本申请的促凝剂，加入助磨剂糖进行研磨，得到的促凝剂能够有效缩短石膏板的初凝时间、终凝时间，更加高效；
2、本申请的促凝剂，采用工业副产物磷石膏作为原料，实现了固体废弃物的再利用，是磷石膏资源化利用的一条途径；
3、本申请促凝剂的使用，使得纸面石膏板的制备过程更加便利。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
(1)制备促凝剂
选用某磷肥厂产生的固废磷石膏，品位为90％，将该磷石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂工业糖在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的工业糖与磷石膏按照5:100的重量比混合；
将混合的磷石膏和工业糖放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨20min，转速400r/min，得到平均粒度为19.825μm的促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂0.5g，粘结剂1.4g，减水剂0.4g，发泡剂1g。
实施例2
(1)制备促凝剂
选用某磷肥厂产生的固废磷石膏，品位为90％，将该磷石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂工业糖在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的工业糖与磷石膏按照5:100的重量比混合；
将混合的磷石膏和工业糖放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨30min，转速400r/min，得到平均粒度为17.886μm的促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝1.0g，粘结剂1.6g，减水剂0.5g，发泡剂1g。
实施例3
(1)制备促凝剂
选用某磷肥厂产生的固废磷石膏，品位为90％，将该磷石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂工业糖在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的工业糖与磷石膏按照8:100的重量比混合；
将混合的磷石膏和工业糖放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨20min，转速400r/min，得到平均粒度为18.159μm的促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂1.5g，粘结剂1.6g，减水剂1.0g，发泡剂1g。
对比例1
(1)制备促凝剂
选用某磷肥厂产生的固废磷石膏，品位为90％，将该磷石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂淀粉在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的淀粉与磷石膏按照5:100的重量比混合；
将混合的磷石膏和淀粉放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨20min，转速400r/min，得到促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂0.5g，粘结剂1.4g，减水剂0.4g，发泡剂1g。
对比例2
(1)制备促凝剂
选用某磷肥厂产生的固废磷石膏，品位为90％，将该磷石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂淀粉在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的淀粉与磷石膏按照25:100的重量比混合；
将混合的磷石膏和淀粉放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨20min，转速400r/min，得到促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂0.5g，粘结剂1.4g，减水剂0.4g，发泡剂1g。
对比例3
(1)制备促凝剂
选用某电厂产生的脱硫石膏，品位为86％，将该脱硫石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将助磨剂工业糖在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的脱硫石膏与工业糖按照100:5的重量比混合；
将混合的脱硫石膏和工业糖放入球磨机中研磨，控制球磨机温度在45℃以下，研磨30min，转速400r/min，得到促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂1.0g，粘结剂1.6g，减水剂0.5g，发泡剂1g。
对比例4
(1)制备促凝剂
选用某电厂产生的脱硫石膏，品位为86％，将该脱硫石膏在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将工业糖助磨剂在45℃下烘48小时，使其完全烘干；
将完全烘干后的工业糖与脱硫石膏按照5:100的重量比混合；
将混合的脱硫石膏和工业糖放入球磨机中研磨，研磨20min，转速400r/min，得到促凝剂。
(2)制备石膏板
将制备得到的促凝剂应用于纸面石膏板生产，原料包括：石膏熟料200g，水120g，促凝剂1.5g，粘结剂1.6g，减水剂1.0g，发泡剂1g。
对比例5
(1)制备石膏板
原料包括：石膏熟料200g，水120g，粘结剂1.6g，减水剂1.0g，发泡剂1g。
根据中国国家标准GB/T 17669.4-1999规定的方法，测定上述所制备的纸面石膏板的料浆的初凝时间和终凝时间，结果如表1所示。
表1初凝和终凝时间测定结果
序号 初凝时间 终凝时间
实施例1 2’30” 8’30”
实施例2 2’10” 7’10”
实施例3 2’22” 7’56”
对比例1 4’10” 12’40”
对比例2 2’48” 9’37”
对比例3 4’15” 14’
对比例4 5’13” 15’10”
对比例5 8’18” 24’40”
由表1可以看出，对比例5中不添加促凝剂制备石膏板时，浆料的初凝时间超过8分钟、终凝时间超过24分钟，说明在不添加促凝剂的情况下，无法进行正常的石膏板生产。这是由于初凝时间和终凝时间过长，料浆无法在生产设备的有限的距离内完成终凝，无法得到具有一定力学强度的石膏板，无法进行后续工艺。
与对比例5的不添加促凝剂制备的料浆相比，本申请实施例1-3中，采用磷石膏和助磨剂工业糖制备促凝剂，控制合适的磷石膏和工业糖的比例以及研磨的温度，本申请实施例1-3中的料浆的初凝时间控制在2分钟左右，终凝时间控制在7-8分钟，初凝时间和终凝时间显著缩短。
对比例1中，使用磷石膏和助磨剂淀粉制备促凝剂，得到的促凝剂产生粘球现象，未能达到较好的粉磨效果，降低了投入产出比，且浆料的初凝时间和终凝时间较长。
对比例2中，使用磷石膏和助磨剂淀粉制备促凝剂，同时加大助磨剂的使用量，虽然对比例2的浆料的初凝时间和终凝时间有所改善，但仍长于本申请实施例1-3的浆料的初凝时间和终凝时间，助磨剂使用量的增加相对降低了促凝剂的有效成分，一定程度上降低了促凝效果。这是因为淀粉的硬度不够，必须靠增加使用量来改善促凝效果。
对比例3中，采用脱硫石膏和助磨剂工业糖制备促凝剂，可以看出，采用脱硫石膏制备的促凝剂相比本申请实施例1-3的促凝剂，促凝效果差，浆料的初凝时间和终凝时间长。
对比例4中，未控制球磨机的温度，温度较高，得到的促凝剂的促凝效果差。经研究，高温球磨会导致石膏本身的晶体发生变化，从而影响促凝效果。
由此可见，本申请制备得到的促凝剂可有效缩短浆料的初凝时间和终凝时间，具有很好的促凝效果。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种促凝剂，所述促凝剂包括磷石膏和助磨剂。
2.根据权利要求1所述的促凝剂，其中，所述磷石膏的品位大于80％；
任选地，所述磷石膏的含水率低于0.5％。
3.根据权利要求1所述的促凝剂，其中，所述助磨剂为糖；
任选地，所述糖为工业糖；
任选地，所述助磨剂的含水率低于0.5％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的促凝剂，其中，所述助磨剂与所述磷石膏的重量比为1～10:100。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的促凝剂，其中，所述促凝剂的平均粒径不大于20μm。
6.一种制备权利要求1-5中任一项所述的促凝剂的方法，所述方法包括下述步骤：将磷石膏和助磨剂混合，研磨，得到所述促凝剂。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：在将所述磷石膏和所述助磨剂混合前，将所述磷石膏和所述助磨剂烘干至含水率低于0.5％。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述研磨包括将促凝剂研磨至平均粒度不大于20μm；
任选地，所述研磨的时间为20min～40min；
任选地，所述研磨的转速为300～500r/min；
任选地，所述研磨的温度在45℃以下。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的促凝剂或根据权利要求6-8中任一项所述的方法制备得到的促凝剂在制备纸面石膏板中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中，在制备纸面石膏板的原料中，以石膏熟料的添加量为100份重量计，所述促凝剂的添加量为0.1～2重量份。
11.根据权利要求10所述的用途，其中，所述制备纸面石膏板的原料还包括水、粘结剂、减水剂和发泡剂，以所述石膏熟料的添加量为100份重量计，所述水的添加量为55～85重量份，所述粘结剂的添加量为0.4～1重量份，所述减水剂的添加量为0.05～0.5重量份，所述发泡剂的添加量为0.1～1重量份。
12.根据权利要求11所述的用途，其中，
所述粘结剂选自原淀粉、改性玉米淀粉和改性木薯淀粉中的任意一种或更多种；
任选地，所述减水剂选自聚羧酸类减水剂和萘系减水剂中的任意一种或更多种；
任选地，所述发泡剂选自表面活性剂类发泡剂中的任意一种或更多种，还任选地选自十二烷基硫酸钠和脂肪酸类发泡剂中的任意一种或更多种。
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